大豆光合特性对大气CO2浓度升高的响应

通过不同CO2浓度处理的大豆实验观测,分析了大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素含量等光合特性对大气CO2增加的响应,探讨了未来高CO2水平下水分利用效率的变化趋势。结果表明,高CO2浓度下,大豆开花期叶片光合午休现象得到缓解和消除,净光合速率提高19.4%~33.0%。大豆蒸腾速率随大气CO2浓度升高而下降。大气CO2增加促使大豆水分利用效率提高,在不同生育期提高幅度不同,表明为分枝期、开花期较大,结荚期、鼓粒期较小。在大气CO2增加情景下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均有增加的趋势,分别提高8.6%~11.6%,13.8%~20.0%和9.9%~13.8%。但叶绿素a与叶绿素b的比值则下降。     

CO2浓度和氮素水平对春小麦水分利用效率的影响

试验设350和700 μmol mol-12种CO2浓度水平和0、 50、 100、 150、 200 mg N kg-1土5种N肥施用水平. 结果表明, CO2浓度增加对春小麦(Triticum aestivum L. Cv. Dingxi No.8654)地上部干物重、蒸散量(ET)和冠层水分利用效率(WUE)影响均决定于土壤氮素水平. 高氮处理地上部干物重和冠层WUE明显增加, 而ET值减少不明显; 低氮处     

大气CO2浓度升高对大豆生长和产量的影响

通过开顶式气室控制大气CO2浓度,对大豆生长和产量指标进行实验测定,研究了大气CO2浓度升高对大豆株高、茎粗、叶片性状和产量构成因素的影响,分析了未来高CO2条件下大豆生长和产量的变化趋势。结果表明,与背景大气CO2浓度350μmol/mol相比,大气CO2浓度为550和750μmol/mol时,大豆株高分别提高15.74%和21.57%,茎粗则增加8.62%和13.79%。大豆比叶重在不同生育期平均提高3.50%和7.25%,大豆鼓粒期叶面积增加7.27%和14.08%,叶绿素含量提高7.10%和11.42%。高CO2浓度对大豆产量各构成因子的贡献存在差异,对单株荚数提高幅度较大,分别为6.87%和11.61%,促使产量增加15.19%和29.10%。     

土壤水分对冬小麦生长后期光能利用及水分利用效率的影响

通过控制不同土壤水分条件形成不同的小麦（Triticum aestivum L.）群体结构,测定了抽穗到成熟期间小麦冠层光合有效辐射（PAR）截获及垂直分布、干物质积累和产量。研究表明,不同处理小麦冠层对PAR的截获量差异较小（小于15.7%）,但冠层上部（60~80 cm）的PAR截获量和生长后期PAR转化效率差异明显（100.7%和63.7%）,与产量和光能利用效率变化一致,可见土壤水分是通过改变小麦群体内PAR垂直分布及PAR转化效率对作物产量和光能利用效率产生影响。抽穗到成熟期间维持小麦冠层上部PAR截获率在50%左右是实现高产的重要保证。随着土壤水分改善,冬小麦光能利用率和产量持续增加,但水分利用效率却先于二者提前降低,说明改善水分利用效率是提高华北地区农业气候资源利用效率的关键。在底墒充足的条件下,分别在拔节和挑旗期灌水60 mm可获得较高的光能和水分利用效率及经济产量     

大豆根系生长及生理特性对大气CO2浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度，对盆栽大豆进行试验测定，分析了大豆根系生长和生理特征在CO2浓度升高条下的变化。结果表明，随着CO2浓度的升高，大豆根系生长受到明显促进，根系更加发达，表现为根系体积、生物量以根冠比的显著提高，主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势。CO2浓度为450、550、650和750μmol/mol时，与CO2本浓度相比，大豆苗期根系体积增加10．2％～36．7％，开花期提高13．2％～34．7％，鼓粒期增幅达13．9％～49．4％。根干重的提高幅度与根体积增幅基本一致，根冠比随CO2浓度升高而加大。同时，高浓度CO2条件还促进了根系活跃吸面积的增加和根系活力的加强，根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著，增幅为6．9％-29．9％，根系活力在开期和鼓粒期增幅较大，分别提高6．8％-25．0％和7．2％-24．4％。件及底系收花     

不同密度群体对棉花光能利用率和生长发育影响的研究

不同密度群体具有不同的株间竞争强度和光能利用率,低密度处理株间竞争较小,因而个体较大,单株生产力较高,但其群体光能利用率较低,群体生物量和产量也相对较低,密度过高也不利于提高产量。     

水分胁迫对玉米光合速率和水分利用效率的影响

以7个玉米品种为试材,采用单株室外盆栽在开花期进行中度水分胁迫处理,研究了水分胁迫对玉米叶片净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等光合参数的影响.结果表明:水分胁迫使光反应中心受到抑制,非气孔限制是影响净光合速率增加的主要限制因子;WUE与Pn、Gs、Tr存在显著的正相关关系,与Cj存在显著的负相关关系,叶片在水分胁迫条件下主要通过降低蒸腾作用来提高水分利用效率.     

覆膜种植方式对旱作大豆生长发育、产量及水分利用效率的影响

针对甘肃东部旱作区年降水量少、季节分布不均及大豆生产春季干旱严重等问题造成大豆产量不高、水分利用率低等生产实际,以露地平播为对照,研究全膜覆盖沟播、半膜覆盖沟播、半膜覆盖平播、膜侧播种等4种不同覆膜种植方式对旱作大豆生长发育、产量和水分利用效率的影响.结果表明,全膜覆盖沟播使大豆提前出苗5天,生育期缩短12天,促进了大...     

CO2浓度对大豆叶片气孔特征和气体交换参数的影响

利用可精准控制CO₂浓度的大型气候箱设置7个CO₂浓度处理(400、600、800、1000、1200、1400和1600 μmol mol ^-1), 对大豆进行CO₂浓度富集的室内培养试验。结果表明, CO₂浓度升高显著减小大豆叶片近轴面的气孔密度和远/近轴面的气孔面积指数。当CO₂浓度为400 μmol mol ^-1时, 远轴面气孔分布最规则, 提高CO₂浓度导致远轴面气孔的不规则分布; 与远轴面相反, CO₂浓度升高导致近轴面气孔的空间分布更加规则, 即在较高CO₂浓度处理下的Lhat(d)最小值均低于对照组。不同叶面(远/近轴面)气孔特征对大气CO₂浓度变化的响应存在明显差异, 但大豆可以通过调整气孔形态特征和气孔空间分布格局进一步改变叶片的气体交换参数。研究结果有助于从气孔特征响应的角度深入理解CO₂浓度对大豆叶片气体交换过程产生的影响。     

不同种植模式对夏玉米光能利用率和产量的影响

光能利用效率（ RUE）的提高是增加玉米产量非常重要的因素。夏玉米不同种植模式对产量和RUE均有一定的影响,为了探讨不同种植模式如何通过改善RUE进而提高玉米产量,试验研究了不同行距种植对玉米产量及光能利用率的影响。试验于2012年在中科院栾城试验站进行,选用该区域普遍使用的先玉335和郑单9582个品种,设20 cm＋100 cm,40 cm＋40 cm,60 cm＋60 cm,40 cm＋80 cm 4个行距水平,除了40 cm＋40 cm密度为6．2×104株/hm2,其他密度均为7．5×104株/hm2。结果表明：郑单958的叶面积系数在60 cm＋60 cm处理下比其他3个处理高5％～20％,先玉335高5％～17％;整个生育期内两品种60 cm＋60 cm行距处理RUE高于其他处理10％～30％;在整个生育期内先玉33560 cm＋60 cm行距处理总干物质量比其他3个种植模式高15％～22％,郑单958高17％～25％;两品种60 cm＋60 cm的行距处理玉米收获指数、干物质量的转移率也显著高于其他处理,从而利于提高产量。分析表明,太阳辐射和积温是影响夏玉米产量的主要气象因素,而夏玉米光能利用率明显受到积温的影响。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO₂浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C₃植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO₂浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO₂浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO₂浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(J_F)、光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片J_C/J_F、V_C/J_C和V₀ /V_C随氮素水平和大气CO₂浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO₂浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO₂浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO₂浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO₂浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO₂浓度下降低,证明高大气CO₂浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。     

水分胁迫对设施马铃薯叶片脱落酸和水分利用效率的影响研究

采用盆栽方法,设置土壤相对含水量(RSM)为85%(对照)、65%、45%、25%,研究干旱胁迫对设施马铃薯全生育期叶片脱落酸(ABA)含量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:马铃薯发棵期土壤相对含水量在25%~85%范围内,随着土壤水分胁迫强度的增加,马铃薯叶片ABA含量和St NCEDs(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶)基因的转录水平呈逐渐增加趋势,重度土壤水分胁迫情况下叶片ABA含量增加33%,St NCED1基因转录提高4倍,而St NCED2基因转录提高9倍。在水分胁迫下马铃薯发棵期叶片水分状况发生不同变化。其中气孔导度呈下降趋势,在土壤相对含水量为45%时下降幅度最大,为81%,并且在同一时间内,土壤相对含水量为45%气孔开放最大;在不同的水分处理间,土壤相对含水量为25%的叶气温差最大,平均比对照高2℃;相反,随着土壤水分胁迫增加,叶水势和叶片相对含水量越来越小,日变化过程中在同一时刻,土壤相对含水量为45%时水分利用效率最高,在12∶00和18∶00达到了最高峰,分别为1.13μmol/mmol和1.15μmol/mmol。     

土壤水分和CO2浓度增加对小麦、玉米、棉花蒸散、光合及生长的影响

通过在大型人工气候室内的试验、设计了350和700μl/L,两种C02浓度水平和高、中、低三种土壤水分处理,其土壤含水率范围分别为85%-100%, 65%-85%和45%-65%(占田间持水量的百分数),分析了土壤水分条件和大气CO2浓度增加的共同作用对小麦、玉米、棉花等作物蒸发蒸腾、光合速率、生长状况与干物质积累、水分利用效率的影响。     

大豆和小麦不同基因型的碳同位素分馏作用及水分利用效率

26个大豆基因型和18个小麦基因型的叶片和种子的稳定碳同位素分馏值(△13C)在正常供水和缺水的田间条件下皆有明显的基因型差别。土壤干旱降低△13C值，提高水分利用效率(WUE)并增大了不同基因型间的差值。抗旱性不同的基因型的叶片和种子的△13C平均值及相应的WUE与抗旱性大小之间表现一定的规律性变化，抗旱性强的基因型的     

大豆根系生理特性对大气二氧化碳浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度,对盆栽大豆进行试验测定,分析了大豆根系生理特征在CO2浓度升高条件下的变化.结果表明：随着CO2浓度的升高,大豆根系生长受到明显促进,根系更加发达,表现为根系体积、生物量以及根冠比的显著提高,主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势.CO2浓度为450μmol/mol、550μmol/mol、650μmol/mol和750μmol/mol时,与CO2本底浓度相比,大豆根系体积在苗期增加10.2%～36.7%,在开花期提高13.2%～34.7%,鼓粒期增幅达13.9%～49.4%,根系干重的提高幅度与根体积增幅基本一致,根冠比随CO2浓度升高而加大.同时,高CO2条件还促进了根系活跃吸收面积的增加和根系活力的加强,根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著,增幅为6.9%～29.9%,根系活力在开花期和鼓粒期增幅较大,分别提高6.8%～25.0%和7.2%～24.4%.     

水分胁迫对不同根型小麦幼苗水分利用率和导水率的影响

以旱地小麦晋麦47和高水肥小麦石4185为试材,比较分析了充分供水和模拟干旱胁迫条件下小麦幼苗水分利用效率(WUE)和根系导水率(Lpr)的差异。结果表明:正常供水条件下,晋麦47单株耗水量、根系干质量和单株干质量皆低于石4185,但根系水分利用率(WUEr)、茎叶水分利用率(WUEs)、单株水分利用率(WUE)以及根系导水率均高于石4185。轻度干旱胁迫下,石4185根系干质量稍有增加,晋麦47变化不明显,两者单株干质量均降低;两品种根系、茎叶和单株水分利用效率均显著提高,石4185根系水分利用效率反而高于晋麦47;但两品种根系导水率呈显著下降趋势,晋麦47下降幅度大于石4185并最终低于石4185。以上说明:水分充足条件下,晋麦47表现出“奢侈”利用水分,干旱条件下,表现出以降低水分消耗而维持地上部生长的耐旱节水机制;石4185在水分充足条件下耗水量大,表现出水地品种特点,胁迫条件下,水分利用率均升高且根系水分利用率升高相对更大,体现出干旱胁迫下依赖根系进一步发展增大吸收水分表面积来适应缺水环境。两者相比较,体现了不同根型小麦品种根系在干旱胁迫调节中的重要性和差异性。